- Thành phần bảo vệ nội dung (Content Protection): video từ các nguồn khác nhau (CD, DVD, CAM …) được đưa vào server VoD thông qua Thành phần bảo vệ nội dung. Server VoD có thể là một hoặc một nhóm các server được tổ chức theo phương thức phân tán, đảm nhiệm việc quản lý một cơ sở dữ liệu video. Thành phần bảo vệ nội dung thực hiện mã hóa bảo vệ cho các video được đưa vào hệ thống. Khóa giải mã chỉ được gửi tới các Set-top-box (STB) hoặc máy tính của người dùng sau khi Thành phần bảo vệ nội dung biết khách hàng được phép truy cập thông qua sự kiểm soát của Thành phần dịch vụ và quản lý người dùng.
- Thành phần dịch vụ và quản lý người dùng (Servive and User Management - SUM) có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ VoD và quản lý dữ liệu khách hàng. Phần mềm cài đặt trên PC (hoặc trong STB) phải liên lạc với thành phần này để lấy các thông tin cụ thể về khách hàng và các dịch vụ, và để tiến hành đăng ký dịch vụ. Các mô hình kinh doanh khác nhau như trả theo lần xem (pay-per-view), thuê theo thời gian (pay-per-minute) và thuê bao các gói dịch vụ đều được hỗ trợ. Ngoài ra, SUM cũng thực hiện chức năng theo dõi và thống kê truy cập (những thông tin như thời gian truy cập, lượng dữ liệu download … của mỗi khách hàng), nó duy trì một danh sách địa chỉ của các server VoD cũng như các thiết bị hoạt động trong hệ thống đang
VOD Server TV PC Video source (CD, DVD, CAM…) Content Protection Service and User Management Content Management P2P network (Internet) Set-top-box
truy cập video tương ứng. Các máy tính hoặc STB sẽ dựa vào danh sách này để tìm kiếm và download dữ liệu video hoặc tải trực tiếp từ server VoD khi cần thiết.
- Thành phần quản lý nội dung (Content Management): cung cấp các thông tin về nội dung phát hành thông qua website truy cập do thành phần này quản lý. Những thông tin chi tiết bao gồm tiêu đề, ảnh bìa, tóm tắt nội dung, độ dài của phim và chi phí. Thông tin được tải về và hiển thị trên màn hình thiết bị truyền hình cho phép khách hàng có thể lựa chọn các nội dung để xem.
- Mạng truy cập P2P: việc truyền dữ liệu tới các khách hàng được thực hiện thông qua mạng Internet băng thông rộng theo phương thức ngang hàng. Bởi vì giao thức ngang hàng được xây dựng trên tầng ứng dụng của mô hình OSI nên phần mềm VoD cài đặt trên máy tính (hoặc STB) vẫn sử dụng hạ tầng IP để trao đổi dữ liệu. Các máy tính (hoặc STB) đang hoạt động trong mạng không chỉ tải dữ liệu về mà còn lưu đệm và đóng góp băng thông truyền tải cho các máy truy cập sau. Down-stream nhận được của mỗi máy gửi yêu cầu sẽ là sự kết hợp của up-stream từ nhiều máy khác.
- Set-top Box (STB): là một thiết bị đầu cuối ở phía khách hàng, cho phép thu, giải mã và hiển thị nội dung trên màn hình TV. STB cần hỗ trợ các chuẩn nén video tương thích. Ngoài ra, STB cũng có thể hỗ trợ HDTV, có khả năng kết nối với các thiết bị lưu trữ bên ngoài, video phone, truy nhập web v.v... STB sẽ hỗ trợ kết nối giữa thiết bị tivi và mạng Internet. Nó có thể giải mã những chuỗi dữ liệu và hình ảnh đến trong các gói tin IP, đồng thời thể hiện các hình ảnh này trên TV. Phần mềm client cài đặt trên Middleware của STB là một phần mềm P2P VoD có khả năng kết nối đồng thời với nhiều máy tính hoặc STB khác để trao đổi dữ liệu video. Mỗi STB đều có bộ nhớ lưu trữ để lưu dữ liệu tải về và chia sẻ cho các STB khác truy cập.
4.3. Khả năng triển khai và ứng dụng
Ở nước ta hiện nay, ngay cả việc triển khai dịch vụ IPTV mới chỉ trong giai đoạn khởi đầu và còn chưa được phổ biến rộng rãi thì các ứng dụng P2P cho lĩnh vực này vẫn chưa được chú ý. Tuy nhiên trong một vài năm tới, cùng với sự phát triển bùng nổ của thị trường Internet băng thông rộng và nhu cầu giải trí số của người dân ngày cao sẽ khiến cho IPTV nhanh chóng trở nên phổ biến. Hiện tại thì số lượng người sử dụng dịch vụ IPTV còn chưa nhiều nhưng khi số lượng này tăng lên rất lớn thì đây sẽ là một thách thức không nhỏ đối với các hệ thống dựa trên server như hiện nay; khi đó chi phí cho băng thông cũng như đầu tư nâng cấp các hệ thống này sẽ trở nên rất tốn kém.
Tại các thị trường IPTV phát triển trên thế giới, ý tưởng P2P media streaming đã được các hãng truyền thông bước đầu quan tâm. Trong năm 2008, Hội liên hiệp truyền thông châu Âu (European Broadcasting Union) và một số đối tác lớn (trong đó có cả đài truyền hình BBC) đã phối hợp đầu tư phát triển dự án Net TV có trị giá 22 triệu
đôla nhằm tạo ra một tiêu chuẩn chung châu Âu cho các hãng thông tấn, các đài truyền hình – phát thanh, với hy vọng tạo ra một hệ thống có thể hỗ trợ số lượng rất lớn người xem qua mạng Internet [9, 20]. Dự án này được dự kiến thực hiện trong bốn năm, giao cho nhóm nghiên cứu P2P-Next đảm trách và SwarmPlayer (một phần mềm mã nguồn mở dựa trên cơ sở BitTorrent) là sản phẩm đầu tiên trong chuỗi các sản phẩm của họ. SwarmPlayer cho phép người dùng tải về các chương trình TV để xem về sau (download video), xem trong lúc tải (on-demand streaming) và thậm chí là xem trực tiếp (live streaming), theo cùng một nguyên tắc những người đang xem video sẽ chia sẻ dữ liệu tải về với những người khác muốn xem cùng chương trình. Để sử dụng được phần mềm này thì người dùng phải có kết nối Internet băng rộng tốc độ tối thiểu là 600Kbps. Phiên bản thử nghiệm mới nhất của SwarmPlayer đã có hơn 9000 người tải về dùng thử, cho kết quả khả quan và có những ý kiến phản hồi tích cực.
Mặc dù ở bắc Mỹ, hiện vẫn còn nhiều cuộc kiện tụng chống lại công nghệ P2P vì vấn đề bản quyền. Tuy nhiên, nếu dự án này thành công thì đây sẽ là một bước tiến quan trọng, khẳng định ý nghĩa, vai trò của P2P đối với sự phát triển của IPTV. Các hãng truyền hình sẽ được hưởng lợi trước hết vì khi đó họ có thể tiết kiệm được nhiều tiền thuê bao đường truyền mà vẫn có thể đạt được hiệu quả mong muốn. Tiếp đó người dùng sẽ có cơ hội được sử dụng các dịch vụ IPTV với chất lượng cao và chi phí thấp.
Tại Việt Nam, kể từ 5/2006 với việc tập đoàn Bưu chính viễn thông VNPT chính thức đưa vào sử dụng mạng viễn thông thế hệ mới (Next Generation Network - NGN) cho phép đáp ứng nhu cầu băng thông cho truyền dẫn đa phương tiện, thì việc áp dụng công nghệ P2P sẽ góp phần thúc đẩy nhanh hơn quá trình phát triển và phổ biến của dịch vụ VoD nói riêng và IPTV nói chung ở Việt Nam.
KẾT LUẬN
Những kết quả đạt đƣợc của luận văn:
Tóm lại, trong luận văn này, tác giả đã tìm hiểu khái quát về các khái niệm liên quan đến truyền hình theo yêu cầu, phân tích và chỉ ra những hạn chế của các cách tiếp cận cho hệ thống truyền hình theo yêu cầu dựa trên mô hình tập trung. Thông qua tìm hiểu những vấn đề cơ bản của mạng ngang hàng và một số hệ thống VoD dựa trên mạng ngang hàng, luận văn đã đề xuất một hệ thống giải pháp dựa trên kiến trúc lai ghép giữa mạng ngang hàng thuần túy và mạng Client/Server, phục vụ cho các ứng dụng dịch vụ VoD. Những vấn đề trọng tâm đã được nêu lên và giải quyết trong quá trình xây dựng hệ thống bao gồm: cơ chế quản lý chỉ mục và lưu đệm các phân mảnh media, tạo dòng cho các phân đoạn media từ nhiều peer cung cấp, vấn đề bảo mật hệ thống. Đặc biệt là đối với bài toán lập lịch từ nhiều peer cung cấp để tạo dòng streaming, là một bài toán cơ bản trong hầu hết các hệ thống media streaming dựa trên mạng ngang hàng, tác giả đã đề xuất một giải thuật lập lịch mới giúp giảm thời gian khởi tạo khởi tạo bộ đệm. Trong phần mô phỏng, những kết quả đạt được đã cho thấy hệ thống đề xuất PPVoD không chỉ có hiệu năng vượt trội hơn so với hệ thống dựa trên mô hình Client/Server mà còn có khả năng mở rộng quy mô, trong các môi trường mang tính biến động và hỗn tạp như Internet. Những kết quả mô phỏng đã chứng minh giải thuật đề xuất hiệu quả hơn các giải thuật được so sánh về thời gian khởi tạo bộ đệm cũng như tổng thời gian hoàn thành lịch biểu. Trong phần cuối của luận văn, tác giả cũng đã phân tích và đánh giá tình hình phát triển của loại hình dịch vụ IPTV tại Việt Nam và đưa ra một mô hình ứng dụng cụ thể của hệ thống đề xuất cho dịch vụ VoD của IPTV.
Hƣớng phát triển:
Tác giả dự kiến phát triển đề tài của mình theo một số định hướng như sau:
- Thứ nhất là trong hệ thống PPVoD, hiện đang áp dụng giải thuật LRU để lựa chọn segment sẽ bị thay thế đối với những peer không có đủ bộ nhớ lưu trữ để lưu lại toàn bộ segment mới nhận. Tuy nhiên giải thuật LRU có thể làm giảm năng lực phục vụ của hệ thống trong một vài trường hợp đặc biệt. Lấy ví dụ, nếu như phần lớn các phiên streaming đều tồn tại một khoảng thời gian dài trong hệ thống thì nhiều segment thuộc phần đầu của video có thể sẽ bị thay thế, khiến cho số lượng các segment sẵn sàng để đáp ứng yêu cầu cho các peer mới tham gia hệ thống bị suy giảm. Do đó trong tương lai, tác giả dự kiến sẽ nghiên cứu một cơ chế lưu đệm khác tốt hơn.
- Thứ hai là để khuyến khích các peer đóng góp băng thông và bộ nhớ lưu trữ cho hệ thống thì cần phải có cơ chế khuyến khích thích hợp. Khi đã có cơ chế khuyến khích, những peer đóng góp nhiều tài nguyên cho hệ thống sẽ nhận được dịch vụ tốt hơn, trong khi những peer đóng góp ít tài nguyên sẽ nhận được dịch vụ kém chất
lượng hơn. Bởi vì hệ thống xây dựng chủ yếu dựa trên tài nguyên của các peer tham gia, cho nên nếu càng có nhiều tài nguyên đóng góp thì chất lượng dịch vụ đạt được của hệ thống càng cao. Mạng BitTorrent hiện nay áp dụng cơ chế tit-for-tat để khuyến khích các peer chia sẻ tài nguyên. Tuy nhiên bởi vì BitTorrent là một hệ thống chia sẻ file mà sự ràng buộc về mặt thời gian là không quan trọng, cho nên nếu như cũng áp dụng cơ chế này vào hệ thống media streaming thì chất lượng dịch vụ nhận được của các peer mới tham gia hệ thống sẽ rất thấp. Tác giả dự kiến sẽ tiếp tục nghiên cứu một cơ chế khuyến khích thích hợp cho hệ thống của mình trong giai đoạn tiếp theo.
- Thứ ba là về vấn đề bảo mật, mặc dù đã có những phân tích và so sánh để lựa chọn giải pháp bảo mật cho mô hình nhưng do hạn chế về mặt thời gian tác giả vẫn còn thiếu những mô phỏng thử nghiệm để đánh giá tính hiệu quả của giải pháp. Tác giả dự kiến sẽ thực hiện việc này trong tương lai.
- Cuối cùng tác giả dự định sẽ tiếp tục hoàn thiện mô hình hệ thống hoàn chỉnh tiến tới cài đặt và thử nghiệm trên môi trường mạng Internet thực, thông qua đó có thể đưa hệ thống vào ứng dụng trong thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Anh:
[1] A. Hu. "Video-on-demand broadcasting protocols: A comprehensive study", in Proceedings of the IEEE Infocom, April 2001.
[2] A. Rowstron and P. Druschel, "Pastry: Scalable, Distributed Object Location and Routing for Large-Scale Peer-to-Peer Systems", in Proc. of 18th IFIP/ACM International Conference on Distributed Systems Platforms (Middleware 2001), Heidelberg, Germany, November 2001.
[3] B.Zhao, J. Kubiatowicz, Jeseph, Anthony, “Tapestry: An Infrastructure for Fault- tolerant Wide-area Location and Routing”, U.C. Berkeley Technical Report UCB/CDS-01-1141, April 2001.
[4] Bram Cohen. "Incentives build robustness in BitTorrent". Workshop on Economics of Peer-to-Peer Systems, May 2003.
[5] CNN pipeline review by pc magazine. Internet, Februari 2007. http://www.pcma- g.com/article2/0,1895,1896416,00.asp
[6] CNN pipeline. Website: http://www.cnn.com/pipeline
[7] D. S. Milojicic, V. Kalogeraki, R. Lukose, K. Nagaraja, J. Pruyne, B. Richard, S.Rollins, Z. Xu, "Peer-to-Peer computing", Technical Report HPL-2002-57, HP Laboratories, Palo Alto.
[8] Dongyan Xu, Mohamed Hefeeda, Susanne Hambrusch, and Bharat Bhargava, "On Peer-to-Peer Media Streaming", in Proc. of Int. Conf. on Distributed Computing Systems 2002, Austria, July 2002.
[9] Ernesto,"P2P-Next Introduces Live BitTorrent Streaming", http://torrentfreak.co- m/p2p-next-introduces-live-bittorrent-streaming-080718, July 2008.
[10] Forbes. Internet, December 2006. http://www.forbes.com/intelligentinfrastruc- ture/2006/04/27/video-youtube-myspace_cx_df_0428video.html
[11] Gnutella. Website: http://www.gnutella.com
[12] I. Stoica, R. Morris, D. Karger, M. Kaashoek, H. Balakrishnan, "Chord: A Scalable Peer-to-Peer Lookup Service for Internet Applications", in Proceedings. of ACM SIGCOMM ’01, 2001.
[13] J. Kurose Y. Guo, K. Suh and Don Towsley, "P2cast: Peer-to-peer patching scheme for vod service", in Proceedings of the 12th international conference on World Wide Web, pages 201–209, Budapest, Hungary, May 2002.
[14] Jin B. Kwon, Heon Y. Yeom, "Distributed Multimedia Streaming over Peer-to- Peer Networks", 2003.
[15] K. Aberer, M. Hauswirth, “Peer-to-Peer Information Systems: Concepts and Models, State-of-the-Art and Future Systems”, in Proceedings of ICDE’02, 2002. [16] KaZaa. Website: http://www.kazaa.com/us/index.htm
[17] Michalis Faloutsos Aggelos Vlavianos, Marios Iliofotou, "BiTos: Enhancing bittorrent for supporting streaming applications", In IEEE INFOCOM, 2006.
[18] Mohamed M. Hefeeda, Bharat K. Bhargava, and David K. Y. Yau, "A Hybrid Architecture for Cost-Effective On-Demand Media Streaming", Computer Networks 44 (2004).
[19] Napster. Website: http://www.napster.com
[20] Nate Anderson, "Major EU P2P research project hopes to kill traditional TV", http://arstechnica.com/news.ars/post/20080718-major-eu-p2p-research-project-hopes- to-kill-traditional-tv.html, July 2008.
[21] Padhye, J. Kurose, D. Towsley, R. Koodli, "A Model-based TCP-friendly Rate Control Protocol', in Proceedings of NOSSDAV’99, 1999.
[22] Peer-to-Peer Working Group. Website: http://www.P2Pwg.org
[23] R. Rejaie, M. Handley, and D. Estrin, "RAP: An End-to-End Rate-based Congestion Control Mechanism for Realtime Streams in the Internet", in proceedings of IEEE INFOCOM’99, 1999.
[24] S. Ratnasamy, P. Francis, M. Handley, R. Karp, S. Shenker, "A Scalable Content- Addressable Network", in Proceedings. of ACM SIGCOMM ’03, 2003.
[25] S. Sen, J. Rexford, and D. Towsley, "Proxy prefix caching for multimedia streams", in IEEE INFOCOM’99, NewYork, USA, March 1999.
[26] Wikipedia, "CNN Pipeline", http://en.wikipedia.org/wiki/CNN_Pipeline, Februari 2007.
[27] Xinyan Zhang, Jiangchuan Liu, Bo Li, Tak-Shing Peter Yum, "CoolStreaming /DONet: A Data-Driven Overlay Network for Efficient Live Media Streaming", 2004. [28] Xu-Xian Jiang and Yu Dong, "Gnustream: A mpeg video streaming system over peer-to-peer network", project report for cs590n p2p networks and services. Technical report, Fall 2002.
[29] Y. Dong D. Xu D. Jiang and B. Bhargava, "Gnustream: a p2p media streaming system prototype", in Proceedings of the International Conference on Multimedia and Expo (ICME), volume 2, pages 325–328, July 2003.
[30] Y. Wang, Z. Zhang, D. Du, and D. Su, "A network-conscious approach to end-to- end video delivery over wide area networks using proxy servers", in Proc. of IEEE INFOCOM’98, San Francisco, CA, USA, April 1998.
Tài liệu tiếng Việt:
[31] http://vietnamnet.vn/cntt/2007/09/740453
[32] Nguyễn Văn Tam, tập bài giảng "Mạng máy tính nâng cao", viện Công nghệ thông tin, 2006.
[33] Nguyễn Đại Thọ, tập bài giảng "Công nghệ mạng ngang hàng", trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, 2006-2007.